植物MicroRNA的特点与研究方法

MicroRNAs(miRNAs)是一类在植物、动物、单细胞藻类和病毒等中存在的具有调控基因表达作用的内源非编码小RNA(small RNAs).在植物中,miRNAs主要依靠与靶基因之间完全或近乎完全的互补配对切割靶基因或翻译抑制实现其调控功能.主要综述植物miRNA的特点,并介绍miRNA的获得方式、靶基因预测及验证方法.     

植物miRNA抗胁迫机理研究进展

植物microRNA（miRNA）是一类约有21个核苷酸组成的小RNA分子,属于非编码单链RNA家族。miRNA与靶mRNA互补配对结合,以抑制基因表达或切割mRNA的方式,实现基因的负调控。miRNA对植物基因表达、生长发育和抵抗胁迫等有十分重要的影响。综述了植物miRNA特点以及miRNA抗胁迫机理的最新研究进展。     

红花microRNAs靶基因的生物信息学预测

miRNA是一类动、植物细胞中负责转录后调控的非编码RNA,植物的miRNA通常来源于具有茎环结构的单链RNA前体上,加工成熟后同ARGONAUTE转变成蛋白复合体结构,通过结合并沉默蛋白合成模板的方式关闭完整的基因表达网络。由于miRNA存在组织表达的特异性,且miRNA在植物中的表达高度保守。通过高通量测序获得的红花(Carthamus tinctorious L.)miRNA序列信息与红花转录EST数据库比对,通过靶基因预测筛选,对属于104个家族的173个红花miRNA进行预测,其中得到109个miRNAs对应调控的385个红花靶基因。并且通过Nr基因注释表明多数红花miRNA的靶基因编码包括调控细胞生长发育、信号转导及新陈代谢等相关的功能蛋白。     

MicroRNA靶向病毒携带的microRNA模拟靶序列对病毒的抑制作用

Micro RNA模拟靶序列(target mimic,TM)通过竞争性结合miRNA,从而干扰miRNA对靶标m RNA的调控.我们前期工作发现:以黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)作为载体在植物体内表达TM序列有效地抑制了miRNA的活性或稳定性,从而消减了miRNA对靶基因的调控.但是,miRNA与CMV携带的TM序列的结合在一定程度上抑制了病毒的积累.研究分析了miRNA靶向病毒携带的TM序列对病毒抑制作用的内在原因.a.通过RNA印迹分析CMV携带不同miRNA TM序列对病毒积累的影响,进一步明确miRNA靶向病毒携带的TM序列对病毒的抑制作用;b.利用GFP作为报告基因,通过荧光显微镜、蛋白质印迹以及RNA印迹分析TM序列对重组病毒积累的影响;c.以GFP作为报告基因,利用荧光显微镜观察和免疫印迹方法分析模拟靶序列对GFP翻译的影响;d.利用CMV病毒的反式复制系统分析miRNA模拟靶序列对病毒负链RNA合成的影响.结果表明,多种植物内源的miRNA靶向CMV基因组携带的miRNA TM序列,在不同程度上抑制了病毒的积累,miRNA与其TM序列的结合抑制GFP蛋白的翻译和负链的合成.植物内源的miRNA通过与病毒基因组携带的miRNA模拟靶序列结合,通过抑制病毒蛋白的翻译以及病毒负链RNA的合成,从而降低了病毒的积累水平.基于该论文的研究结果有可能建立一种抗病毒的新方法.     

miRNA对水稻生长发育的调控

MicroRNA(miRNA)是一类小的非编码RNA,它们主要在转录后水平对靶mRNA进行切割或抑制mRNA的翻译来调控基因的表达. miRNA通过对靶基因的调控参与植物的生长发育、胁迫应答和代谢过程.在水稻中,已经发现并初步验证了许多与生长发育相关的miRNA,它们对水稻不同器官和形态发育发挥着重要作用.本文综述了水稻miRNA的发生和调控机制、靶基因的预测,重点介绍了miRNA对水稻生长发育和形态建成的研究进展,并对研究过程中存在的问题进行了讨论.为更好地了解miRNA及其靶基因在提高水稻产量和品质方面的作用,进一步解析miRNA在水稻中的调控机制提供参考.     

植物microRNA与逆境响应研究进展

MieroRNA(miRNA)是一类在生物体内普遍存在的非编码、长度约16～29 nt的小分子RNA,由内源基因编码,于转录后水平通过介导靶mRNA降解或翻译抑制调控基因表达,是真核细胞基因表达的重要调控因子.随着生物信息学与研究技术的发展,越来越多的植物miRNA得到预测和验证.逆境胁迫下,植物体诱导或下调相关miRNA表达,参与植物逆境生理调节与适应.文章综述了植物miRNA生物合成、与靶基因的作用方式,生物功能以及逆境胁迫响应miRNA,概要介绍了目前常用的miRNA研究方法.     

微小RNA靶基因预测及功能分析方法综述

miRNA主要的功能是与靶标miRNA的3′或5′非翻译区甚至CDS区进行不完全不精确的碱基配对,从而抑制信使RNA(miRNA)的翻译或降解miRNA。然而,目前对大多数mi RNA的调节机制及其结合的靶基因知之甚少。基于计算生物学的mi RNA靶基因预测提供了一种有效且经济的分析方法,对目前几个典型的mi RNA靶基因的生物信息学分析方法进行了系统阐述,详细论述了mi RNA靶基因的预测方法和靶基因下游的生物信息学分析,包括mi RNA差异筛选、靶基因预测、靶基因富集分析、mi RNA和靶基因相互作用网络的构建、mi RNA与通路的网络构建等,系统论述了mi RNA差异表达的分析方法和步骤,为实验验证结果提供了可靠的参考方法,为开展mi RNA的功能分析和实验研究提供借鉴。     

植物MicroRNA

MicroRNA (miRNA)是一类长度约为22个核苷酸的内源单链非编码RNA,在结构上相当保守,因而可以借助生物信息学方法进行预测. 从2002年证实miRNA在植物中的存在以来,关于植物miRNA的研究进展异常迅速,短短几年内就已发现200多种. 植物miRNA主要通过切割靶mRNA,或抑制靶mRNA翻译,来调控植物个体生长发育并影响其生理过程,是一种新的基因调控方式. 本文将就植物miRNA的形成、特征、作用机制、生物功能及其与siRNA的关系进行综述.     

微RNA在植物抗逆过程中的作用

微RNA（microRNA,miRNA）通过降解靶基因的mRNA或者抑制其靶基因的翻译控制生物体的多项重要生物途径,影响生物体不同组织器官的发育。本文重点综述了与植物抗逆相关的miRNA的最新研究进展。     

miRNA在植物发育与环境适应性中的作用

植物miRNA是广泛分布于植物基因组的非编码小分子RNA．是真核生物基因表达的一类负调控因子,主要通过指导靶基因的切割或降低靶基因的翻译从转录后水平上来抑制植物基因表达．从而影响植物形态发生、发育过程和适应环境的能力。本文综述了植物miRNA形成、作用机理、功能等方面研究的最新进展,总结了现有miRNA研究方法的优缺点,提出了miRNA在植物适应养分和元素毒害胁迫过程中的调节作用．拓宽了该领域研究的思路。     

脯氨酸在植物生长和非生物胁迫耐受中的作用

脯氨酸是生物界分布最广的渗透保护物质之一,干旱、高盐、高温及重金属等非生物胁迫条件都会导致植物体内脯氨酸含量的增加,其作用是防止渗透胁迫对植物造成的伤害、清除自由基,还可以作为氮、碳以及NADPH的重要来源。近年来,在转化脯氨酸代谢相关基因提高植物胁迫抗性方面也取得了很大进展。本文概要介绍了脯氨酸在植物生长和耐受非生物胁迫中的作用、与植物脯氨酸累积有关的信号转导、胁迫条件下脯氨酸的吸收和器官间的运输途径,以及通过转基因技术过量表达脯氨酸提高植物胁迫耐性的代谢工程的进展。     

氮代谢参与植物逆境抵抗的作用机理研究进展

近年来,植物所受到的诸如干旱、盐、高温、低氧、重金属胁迫和营养元素缺乏等环境胁迫越来越多,严重影响了植物的生长发育及作物的质量和产量。氮素是植物生长发育所需的必需营养元素,同时也是核酸、蛋白质和叶绿素的重要组成成分,其代谢过程与植物抵抗逆境的能力息息相关。氮代谢是指植物对氮素的吸收、同化和利用的全过程,是植物体内基础代谢途径之一。氮代谢主要从氮素吸收、同化及氨基酸代谢等方面参与植物的抗逆性,并通过调节离子吸收和转运、稳定细胞形态和蛋白质结构、维持激素平衡和细胞代谢水平、减少体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成以及促进叶绿素合成等生理机制来影响植物抵抗非生物胁迫的能力。因此,提高植物在逆境下的氮代谢水平是减轻外界胁迫对其损伤的一种潜在途径。该文从氮素同化的基本途径出发,分别阐述了氮代谢在干旱胁迫、盐胁迫和高温胁迫等多个方面的逆境抵抗过程中的作用机理,为氮代谢参与植物抗逆性研究提供了有利参考。     

Role of AP2/EREBP transcription factors in gene regulation during abiotic stress.

Crop plants are exposed to many types of abiotic stress during their life cycle. Water deficit derived from drought, low temperature or high salt concentration in the soil, is one of the most common environmental stresses that affects growth and development of plants through alterations in metabolism and gene expression. Adaptation to these conditions may involve passive tolerance or active homeostatic mechanisms for maintaining water balance. Active responses occur at different levels in the plant and may represent a concomitant protection against other types of stress such as pathogen attack. Many morphological and physiological adaptations to water stress are under the control of the plant hormone abscisic acid and involve specific activation of target genes that in one way or another protect cells against water deficit or participate in the regulation of the drought response. Here, we discuss recent advances in our understanding of drought adaptation mediated by specific changes in gene expression and the role of AP2/EREBP nuclear factors in these processes.     

microRNA在植物逆境胁迫应答中的作用

逆境胁迫严重影响着全世界范围内的作物产量。为减少逆境胁迫损伤,植物在长期的进化过程中形成了多级别（转录、转录后和翻译、翻译后）的基因表达调控应答机制。最近研究发现,内源microRNA（miRNA）在植物逆境胁迫应答中具有重要的调节作用。在逆境胁迫发生时,一些miRNA会表达上调,而另一些miRNA会表达下调;miRNA正是通过下调胁迫应答过程的负调节子靶基因和上调胁迫应答过程中的正调节子靶基因,来执行生理调控功能。通过综述miRNA在植物逆境应答中的作用,以期全面的了解逆境胁迫调控网络。     

Identification and characterization of salt-responsive microRNAs in Populus tomentosa by high-throughput sequencing

Salt is one of the main environmental factors limiting plant growth and a better understanding of mechanisms of salt stress would aid efforts to bolster plant salt tolerance. MicroRNAs are well known for their important regulatory roles in response to abiotic stress in plants. In this study, high-throughput sequencing was employed to identify miRNAs in Populus tomentosa plantlets treated or not with salt (200 mM for 10 h). We found 141 conserved miRNAs belonging to 31 families, 29 non-conserved but previously-known miRNAs belonging to 26 families, and 17 novel miRNAs. Under salt stress, 19 miRNAs belonging to seven conserved miRNA families were significantly downregulated, and two miRNAs belonging to two conserved miRNA families were upregulated. Of seven non-conserved miRNAs with significantly altered expression, five were downregulated and two were upregulated. Furthermore, eight miRNAs were validated by qRT-PCR and their dynamic differential expressions were analyzed. In addition, 269 target genes of identified miRNAs were predicted and categorized by function. These results provide new insights into salt-responsive miRNAs in Populus.     

miRNAs: Major modulators for crop growth and development under abiotic stresses

Cumulatively, biotic and abiotic stresses of various magnitudes can decrease the production of crops by 70%. miRNAs have emerged as a genetic tool with enormous potential that can be exploited to understand stress tolerance at the molecular level and eventually regulate stress in crops. Plant miRNA targets frequently fit into diverse families of TFs that control the expression of genes related to a certain trait. As key machinery in gene regulatory networks, it is agreed that a broad understanding of miRNAs will greatly increase our understanding of plant responses to environmental stresses. miRNA-led stress regulatory networks are being considered as novel tools for the development of abiotic stress tolerance in crops. At this time, we need to expand our knowledge about the modulatory role of miRNAs during environmental fluctuations. It has become exceedingly clear that with increased understanding of the role of miRNAs during stress, the techniques for using miRNA-mediated gene regulation to enhance plant stress tolerance will become more effective and reliable. In this review we present: (1) miRNAs as a potential avenue for the modulation of abiotic stresses, and (2) summarize the research progress regarding plant responses to stress. Current progress is explained through discussion of the identification and validation of several miRNAs that enhance crop tolerance of salinity, drought, etc., while missing links on different aspects of miRNAs related to abiotic stress tolerance are noted.